Теория удара. Абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары.
Удар (или соударение) — это столкновение двух или более тел, при котором взаимодействие длится очень короткое время. Тела во время удара претерпевают деформацию. Сущность удара заключается в том, что кинетическая энергия относительного движения соударяющихся тел на короткое время преобразуется в энергию упругой деформации. Во время удара имеет место перераспределение энергии между соударяющимися телами.
Абсолютно упругий удар — столкновение двух тел, в результате которого в обоих взаимодействующих телах не остается никаких деформаций и вся кинетическая энергия, которой обладали тела до удара, после удара снова превращается в кинетическую энергию (подчеркнем, что это идеализированный случай). Для абсолютно упругого удара выполняются закон сохранения импульса и закон сохранения кинетической энергии.
Абсолютно неупругий удар — столкновение двух тел, в результате которого тела объединяются, двигаясь дальше как единое целое. Продемонстрировать абсолютно неупругий удар можно с помощью шаров из пластилина (глины), движущихся навстречу друг другу. Абсолютно неупругий удар — пример того, как происходит «потеря» механической энергии под действием диссипативных сил (силы, при действии которых на механическую систему её полная механическая энергия убывает (то есть диссипирует), переходя в другие, немеханические формы энергии, например, в теплоту (пр. силы вязкого или сухого трения; сила аэродинамического сопротивления воздуха; сила трения скольжения)).
Работа. Мощность.
Изменение механического движения тела вызывается силами, действующими на него со стороны других тел. Чтобы количественно характеризовать процесс обмена энергией между взаимодействующими телами, в механике вводится понятие работы силы: A=FSCosφ.
Искомая работа А определяется на графике площадью заштрихованной фигуры.
Единица работы — джоуль (Дж): 1 Дж — работа, совершаемая силой 1 Н на пути 1 м(1 Дж=1 Н-м).
Чтобы охарактеризовать скорость совершения работы, вводят понятие мощности: N=dA/dt
За время dt сила F совершает работу Fdr, и мощность, развиваемая этой силой, в данный момент времени N=Fdr/dt=Fv, т. е. равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется точка приложения этой силы; N — величина скалярная.
Единица мощности — ватт (Вт): 1 Вт — мощность, при которой за время 1 с совершается работа 1 Дж (1 Вт=1 Дж/с).
Кинетическая энергия.
Кинетическая энергия механической системы — это энергия механического движения этой системы.
Сила F, действуя на покоящееся тело и вызывая его движение, совершает работу, а энергия движущегося тела возрастает на величину затраченной работы. Таким образом, работа dA силы F на пути, который тело прошло за время возрастания скорости от 0 до v, идет на увеличение кинетической энергии dt тела, т. е. dA=dT
Используя второй закон Ньютона F=ma — и умножая на перемещение dr, получаем Fdr=m*dv/dt*dr=dA
Так
как
то dA
= mv
dv
= mvdv
= dT,
откуда
Таким образом, тело массой т, движущееся со скоростью v, обладает кинетической энергией
T=mv2/2. Кинетическая энергия зависит только от массы и скорости тел!